光电系统的常用光源 PPT课件.ppt

I型、N型、P型半导体 关于施主能级 受主能级 费米统计分布 式中，Ef为费米能级，是电子占据率大于或小于0.5的能级分界线。 2.PN结的能带 PN结空间电荷区与自建电场的形成 PN结的能带弯曲 重掺杂P型、N型半导体的能带 热平衡时PN结的能带弯曲 加上正向电压后， PN结势垒降低 PN结达到动态平衡时，一个平衡系统只能有一个费米能级。自建电场的方向由N区指向P区，P区、N区的电子能级差为： PN结加上正向电压时，热平衡被破坏，PN结区势垒降低，实现了粒子数反转分布。 电子、空穴复合发光，引发受激辐射。经谐振腔选频，可形成激光输出。 PN结就是光辐射的有源区。 3.代表性的LD的结构 阈值电流Ith 注入电流I＞Ith ,才能形成激光。器件结构要着力于降低Ith 。 同质结 单异质结（SH） 双异质结（DH） 、 条形异质结LD: 增益导引条形DHLD 掩埋条形DHLD 量子阱（QW）LD 单量子阱（SQW） 多量子阱（MQW） 超晶格结构 MQW结构的优越性： 阈值电流很低 改善频率啁啾 调制速率高 温度特性好 MQW的能带 第一章 光电系统的常用光源 1.1 辐射度学与光度学的基础知识 1.2 热辐射光源 1.3 气体放电光源 1.4 激光器 1.5 发光二极管(LED) 一切能产生光辐射的辐射源都称为光源 天然光源 人造光源 电磁波谱 按照发光机理， 光源的分类： 需要了解各类光源的发光机理、重要特性、适用场合，以便正确选用光源。 1.1 辐射度学与光度学的 介绍描述光辐射的一套参量 一、辐射度的基本物理量 1.辐射能 单位为J（焦耳） 2.辐射通量 又称辐射功率 单位为W（瓦、焦耳每秒） 3.辐射强度 描述点辐射源的辐射功率在不同方向上的分布。 基础知识 单位: （瓦每球面度） 4.辐射出射度 与辐射亮度 单位： （瓦每平方米） 单位： （瓦每球面度平方米） 的定义 的定义 5.辐射照度 单位： （瓦每平方米） 6.光谱辐射量 辐射量的光谱密度，辐射量随波长的变化率。 光谱辐射通量 与波长的关系 其它辐射度量都有类似关系。 二、光度的基本物理量 1.光谱光视效率V(λ): 人眼对各种光波长的 相对灵敏度 详见表1.1 2.光度量 光度量与辐射度量是一一对应的。 辐射度量是客观物理量， 光度量体现了人的视觉特性。 1）光能 单位：lm·s（流明·秒） 2）光通量 单位：lm （流明） 3）发光强度 单位：cd（坎德拉） 发光强度 是光度量中最基本的单位。在明视觉时，规定： 时， 即：1W = 683 lm 此时，V(λ）=1 V(λ）＜1 1W ＜683 lm 时， 可见，辐射通量与光通量之间的换算关系： 1W = 683 V(λ）lm ，定义：Km = 683 lm /W 有关系式： 4）光出射度 与光亮度 单位：lm /m2 单位： cd/m2 实用单位：sb(熙提) 1sb = 104cd/m2 5)光照度 单位：lx（勒克斯） 1lx = 1lm/m2 普适关系式： 三、光源的辐射效率与发光效率 辐射效率 发光效率 单位： lm/W 1.2 热辐射光源 一、理想的热辐射光源 α(λ，T)=1 —绝对黑体 在热平衡条件下 绝对黑体热辐射能力最强。 由于内部原子、分子的热运动而产生辐射的光源 辐射光谱是连续光谱 普朗克公式 维恩位移定律 斯蒂芬—玻尔兹曼定律 随着温度T的升高， 峰值波长 向短波方向移动， 总出射度 迅速增加。 绝对黑体的温度决定了它的辐射光谱分布 灰体：α(λ，T)＜1的热辐射光源， 具有与绝对黑体类似的辐射规律。 色温；相关色温 1.太阳与黑体辐射器 二、实际的热辐射光源 太阳的光谱分布 非常接近于绝对黑体 黑体辐射器： 科学制作的小孔空腔结构，可以很好地实现绝对黑体的辐射功能。 常用作标准光源，最高工作温度是3000K。 2.白炽灯与卤钨灯 灰体 钨丝做灯丝 玻璃泡壳;色温约2800K,辐射光谱约